脂肪組織工程支架材料的研究進展

1、脂肪組織工程支架材料的研究進展    脂肪組織工程支架材料的研究進展脂肪組織工程支架材料的研究進展 組織工程的核心是建立由種子細(xì)胞和生物材料支架構(gòu)成的三維空間結(jié)構(gòu)復(fù)合體，生物材料是組織工程發(fā)展的關(guān)鍵，隨著材料科學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展，各種適合細(xì)胞生長、繁殖和分化的天然和合成的可降解材料被用來制作組織工程支架。要成功構(gòu)     脂肪組織工程支架材料的研究進展組織工程的核心是建立由種子細(xì)胞和生物材料支架構(gòu)成的三維空間結(jié)構(gòu)復(fù)合體，生物材料是組織工程發(fā)展的關(guān)鍵，隨著材料科學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展，各種適合細(xì)胞生長、繁殖和分化

2、的天然和合成的可降解材料被用來制作組織工程支架。要成功構(gòu)建工程化的脂肪組織，選擇適當(dāng)?shù)闹Ъ懿牧鲜潜夭豢缮俚摹ＶЪ懿牧蠟榉N子細(xì)胞提供貼服場所，而且決定最終構(gòu)建的脂肪組織形狀，因此，支架材料的理化特性是需要考慮的非常重要的因素。本文就脂肪組織工程支架材料的研究進展做一綜述。1 概述脂肪組織工程旨在把獲得的種子細(xì)胞種植在三維結(jié)構(gòu)支架材料上，在合適的微環(huán)境及細(xì)胞因子的作用下，發(fā)育為成熟的脂肪組織。支架材料作為人工細(xì)胞外基質(zhì)，為種子細(xì)胞提供了適合其遷移、粘附、生長、繁殖的生物學(xué)空間，促進合成新的細(xì)胞外基質(zhì)成分，支持新陳代謝 1。前脂肪細(xì)胞只有貼附于合適的支架上，才能進行分化、增殖。支架材料和人體組織直接

3、接觸，所以對其生物學(xué)特性和理化性質(zhì)有較高的要求。理想的用于脂肪組織工程的支架材料應(yīng)具備的條件為：足夠的機械強度和柔韌性；良好的生物相容性；生物活性和生物降解性；具有適合的三維空間多孔結(jié)構(gòu)；能提供明確的生物學(xué)上的刺激因素，促進血管形成；具有可加工性、可消毒性及抗凝血性；來源充足，易于重復(fù)制作、加工成型。 2 支架材料來源目前，用于構(gòu)建脂肪組織工程的支架材料包括天然和人工合成材料。常用的天然高分子生物材料主要分為多糖類和蛋白質(zhì)類兩大類，包括殼聚糖、藻朊酸鹽、膠原蛋白、絲素蛋白、透明質(zhì)酸及其衍生物等，這類材料自身包含的生物信息能夠刺激細(xì)胞產(chǎn)生或維持各種功能，所含的一些天然結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的附著或保持分

4、化，而且它們具有良好的生物相容性和化學(xué)多樣性，可以促進細(xì)胞間的相互作用，降解過程受細(xì)胞控制2。但這類材料在大規(guī)模生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)質(zhì)量難以控制、性能變化與結(jié)構(gòu)變化不成比例等，而且來源有限，價格較為昂貴，使其應(yīng)用受到一定程度限制3。在臨床應(yīng)用中，為了盡可能降低機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的可能性，確保支架長期穩(wěn)定，天然材料通常要在應(yīng)用前進行一些預(yù)處理。人工合成材料包括PGA，PLA，PLGA，PEGDA（聚乙二醇二丙烯酸酯）等，機械性能良好，設(shè)計制造過程中能對材料的許多性能進行控制，易加工成不同的形狀，可以被制作成凝膠、海綿、纖維網(wǎng)織物和納米纖維4，被廣泛用作生物材料。3 構(gòu)建組織工程脂肪支架材料3.1 膠

5、原蛋白：膠原蛋白是一種由三條肽鏈組成的纖維狀蛋白質(zhì)，廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)和結(jié)締組織中，是目前組織工程研究中最常用的天然生物材料。膠原蛋白有著良好的機械性能及生物相容性，可被膠原蛋白酶和基質(zhì)金屬酶生物降解5，免疫原性較低，細(xì)胞對其適應(yīng)性強，可承載多種細(xì)胞，具有三維多孔結(jié)構(gòu)，能釋放生物活性因子，可促進細(xì)胞增殖和分化，促進脂肪組織形成，可塑性良好，制備方便，是一種較理想的脂肪組織工程支架材料。膠原蛋白以I、型最為多見，其中I型膠原由于性能優(yōu)良且含量豐富，已被廣泛用于構(gòu)建組織工程人工皮膚。I型膠原凝膠支架具有半固體、半液態(tài)的特點，能夠相對容易地實現(xiàn)細(xì)胞的均勻分布，而且能夠通過物理性捕獲效應(yīng)將大量細(xì)胞限

6、制于其中，同時解決了細(xì)胞與材料的復(fù)合問題及接種過程中細(xì)胞的丟失問題 6。型膠原海綿孔隙率較高，具有較大的空間和比表面積，可以為脂肪干細(xì)胞的生長和增殖提供更為廣闊的空間，孔徑較適合細(xì)胞粘附生長，對脂肪干細(xì)胞的吸附率較高。將人成纖維細(xì)胞接種在天然膠原蛋白材料上，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以在膠原海綿支架周圍粘附、生長、增殖分化，隨著培養(yǎng)時間的延長細(xì)胞長入孔隙內(nèi)，分泌細(xì)胞外基質(zhì)，細(xì)胞連接成片，表明這種材料對細(xì)胞有粘附作用7。大量研究表明膠原海綿可以支持多種細(xì)胞來源的脂肪組織生成8，將人及兔脂肪干細(xì)胞在型膠原蛋白支架上進行體外培養(yǎng)，結(jié)果顯示脂肪干細(xì)胞在支架上粘附、生長和增殖良好，表明I型膠原蛋白支架材料具有良好的細(xì)胞

7、相容性和親和力，有促進細(xì)胞粘附和誘導(dǎo)生長分化的作用。細(xì)胞-膠原蛋白復(fù)合物能形成有效的微環(huán)境網(wǎng)，提供豐富的血供，有利于新的脂肪組織的持續(xù)生成9。在體內(nèi)，膠原蛋白能促進多數(shù)細(xì)胞生長、分化、增殖和代謝，支持粘附種植更多的細(xì)胞，積聚更大量的脂質(zhì)。在膠原凝膠中添加短膠原纖維可以增強體內(nèi)細(xì)胞的生存力和脂肪積聚。含有封裝了成纖維細(xì)胞生長因子-2（FGF-2）明膠微球的膠原凝膠被證明在體內(nèi)可以促進血管化的脂肪組織發(fā)育10。 在應(yīng)用中，膠原蛋白降解產(chǎn)物可被細(xì)胞利用合成新的基質(zhì)，不影響內(nèi)環(huán)境pH 值，而且可參與組織修復(fù)。另一方面，膠原蛋白降解速度過快在體內(nèi)4周后已完全降解，目前，解決這一問題的主要方法是通過干熱、戊二醛或紫外輻照等方法交聯(lián)，可以在調(diào)節(jié)降解速度的同時，提高其綜合使用性能。此外，膠原蛋白價格較高。膠原材料由于獨特的生物學(xué)特性，在燒傷、創(chuàng)傷、美容等領(lǐng)域研究中已取得了可喜成果，但作為組織工程載體材料的研究還處于起步階段。3.2 絲素蛋白：絲素蛋白來源于天然蠶絲或蛛絲，是一種無生理活性的天然結(jié)構(gòu)蛋白。結(jié)構(gòu)上含有疏水區(qū)和親水區(qū)，疏水區(qū)為高度保守的重復(fù)序列，親水區(qū)由更復(fù)雜的序列構(gòu)成11。絲素蛋白具